功率柜及變流器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種功率柜及變流器。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)力發(fā)電技術(shù)近年來(lái)在我國(guó)得到了快速的發(fā)展，單臺(tái)風(fēng)機(jī)的容量也變得越來(lái)越大，與之配套的變流器容量也相應(yīng)提升并不斷朝著高功率密度的方向發(fā)展。
[0003]變流器的核心單元是基于絕緣柵雙極型晶體管(IGBT, Insulated Gate BipolarTransistor)/ 集成門(mén)極換流晶閘管(IGCT, Intergrated Gate Commutated Thyristor)設(shè)計(jì)的功率模塊，其外圍系統(tǒng)包括圍繞功率模塊制作的濾波電路、保護(hù)電路、母線(xiàn)系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和柜體等結(jié)構(gòu)。當(dāng)前的變流器，主要是以功率模塊為單元來(lái)進(jìn)行外圍系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)工作量大，周期長(zhǎng)，并且功率模塊與外圍系統(tǒng)之間的接口關(guān)系復(fù)雜，而不同廠(chǎng)家生產(chǎn)的功率模塊在接口上難以統(tǒng)一，造成功率模塊的選擇單一化，從而決定了變流器設(shè)計(jì)方向單一。
[0004]在進(jìn)行變流器升容設(shè)計(jì)時(shí)，需要選用新的模塊，并根據(jù)新模塊的要求，重新設(shè)計(jì)外圍系統(tǒng)，相當(dāng)于重新做一次變流器設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種功能獨(dú)立，不依賴(lài)于外圍系統(tǒng)，并能夠?qū)崿F(xiàn)多種功率模塊兼容的功率柜及變流器，以解決外圍系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作量大，開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，模塊兼容性差的冋題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0007]一種功率柜，包括:柜體、功率模塊和控制器，所述功率模塊和所述控制器電連接，并且均設(shè)置在所述柜體中；
[0008]所述柜體上設(shè)置有交流母線(xiàn)接口和直流母線(xiàn)接口，所述功率模塊分別與所述交流母線(xiàn)接口和所述直流母線(xiàn)接口電連接，用以通過(guò)所述交流母線(xiàn)接口或所述直流母線(xiàn)接口與外圍系統(tǒng)電連接。
[0009]較優(yōu)地，所述交流母線(xiàn)接口包括整流側(cè)交流母線(xiàn)接口和/或逆變側(cè)交流母線(xiàn)接
□ O
[0010]較優(yōu)地，所述柜體內(nèi)壁上設(shè)置有第一導(dǎo)軌，所述功率模塊設(shè)置在所述第一導(dǎo)軌上，并能夠在所述第一導(dǎo)軌上滑動(dòng)。
[0011]較優(yōu)地，所述柜體內(nèi)壁上設(shè)置有第二導(dǎo)軌，所述控制器設(shè)置在所述第二導(dǎo)軌上，并在所述第二導(dǎo)軌上滑動(dòng)。
[0012]較優(yōu)地，所述功率模塊為單相功率模塊并且數(shù)量為三的倍數(shù)，或者為三相功率模塊。
[0013]較優(yōu)地，所述功率柜還包括水冷系統(tǒng)，所述水冷系統(tǒng)包括進(jìn)水管和出水管；
[0014]所述進(jìn)水管分別與外部冷卻介質(zhì)源和所述功率模塊的水冷板連通，所述出水管與所述功率模塊的水冷板連通；
[0015]冷卻介質(zhì)通過(guò)所述進(jìn)水管流入所述功率模塊的水冷板，并通過(guò)所述出水管排出，用以對(duì)所述功率模塊進(jìn)行冷卻。
[0016]較優(yōu)地，所述功率柜還包括柜內(nèi)換熱系統(tǒng)，所述柜內(nèi)換熱系統(tǒng)包括風(fēng)機(jī)和水風(fēng)換熱器；
[0017]所述水風(fēng)換熱器分別與所述進(jìn)水管和所述出水管連通，用以使冷卻介質(zhì)在所述水風(fēng)換熱器內(nèi)流通；
[0018]所述風(fēng)機(jī)吹動(dòng)空氣經(jīng)過(guò)所述水風(fēng)換熱器，并被所述水風(fēng)換熱器冷卻后流向所述功率模塊，用以對(duì)所述功率模塊進(jìn)行冷卻。
[0019]較優(yōu)地，所述柜體內(nèi)部設(shè)置有均風(fēng)板，所述均風(fēng)板上設(shè)置有均風(fēng)孔，所述均風(fēng)孔的數(shù)量與所述功率模塊的數(shù)量相同，并且與所述功率模塊一一對(duì)應(yīng)；用以調(diào)節(jié)流經(jīng)每一個(gè)所述功率模塊的空氣流量。
[0020]較優(yōu)地，所述功率柜還包括柜內(nèi)換熱系統(tǒng)，所述柜內(nèi)換熱系統(tǒng)包括風(fēng)機(jī)，所述風(fēng)機(jī)將空氣吹向所述功率模塊，用以對(duì)所述功率模塊進(jìn)行冷卻。
[0021]較優(yōu)地，所述柜體內(nèi)部設(shè)置有均風(fēng)板，所述均風(fēng)板上設(shè)置有均風(fēng)孔，所述均風(fēng)孔的數(shù)量與所述功率模塊的數(shù)量相同，并且與所述功率模塊一一對(duì)應(yīng)；所述均風(fēng)板用以調(diào)節(jié)流經(jīng)每一個(gè)所述功率模塊的空氣流量。
[0022]一種變流器，包括外圍系統(tǒng)和以上任意技術(shù)特征的功率柜；
[0023]所述功率柜通過(guò)所述交流母線(xiàn)接口或所述直流母線(xiàn)接口與所述外圍系統(tǒng)電連接。
[0024]較優(yōu)地，所述功率柜的數(shù)量為兩個(gè)或兩個(gè)以上；
[0025]所述兩個(gè)或兩個(gè)以上的功率柜通過(guò)所述交流母線(xiàn)接口或所述直流母線(xiàn)接口依次串聯(lián)。
[0026]較優(yōu)地，所述功率柜包括水冷系統(tǒng)，所述兩個(gè)或兩個(gè)以上的功率柜的水冷系統(tǒng)依次連通。
[0027]本發(fā)明的有益效果是:使功率模塊功能獨(dú)立，不依賴(lài)于外圍系統(tǒng)，從而降低了外圍系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工作量，縮短了開(kāi)發(fā)周期，并能夠?qū)崿F(xiàn)多種功率模塊的兼容。
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1為實(shí)施例一中的功率柜結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2為功率模塊為三相功率模塊的功率柜結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖3為實(shí)施例一中的功率柜中的第一導(dǎo)軌示意圖；
[0031]圖4為實(shí)施例二中的功率柜的水冷系統(tǒng)示意圖；
[0032]圖5為實(shí)施例二中的功率柜中的換熱系統(tǒng)示意圖；
[0033]圖6為圖5中的均風(fēng)板示意圖；
[0034]圖7為實(shí)施例三中的功率柜中的換熱系統(tǒng)示意圖；
[0035]圖8為實(shí)施例四中的變流器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]其中:1_功率柜；2-柜體；3_功率模塊；4_控制器；5_交流母線(xiàn)接口 ；6_直流母線(xiàn)接口 ；7_第一導(dǎo)軌；8_單相功率模塊；9_三相功率模塊；10_進(jìn)水管；11_出水管；12_水冷板；13_風(fēng)機(jī)；14_水風(fēng)換熱器；15_均風(fēng)板；16_均風(fēng)孔；17_回風(fēng)通道；18_外圍系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0037]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的功率柜及變流器進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0038]實(shí)施例一
[0039]如圖1所示，一種功率柜1，包括:柜體2、功率模塊3和控制器4，功率模塊3和控制器4電連接，并且均設(shè)置在柜體2中，柜體2上設(shè)置有交流母線(xiàn)接口 5和直流母線(xiàn)接口6，功率模塊3分別與交流母線(xiàn)接口 5和/或直流母線(xiàn)接口 6電連接，用以通過(guò)交流母線(xiàn)接口 5和/或直流母線(xiàn)接口 6與外圍系統(tǒng)或其他功率柜電連接。
[0040]其中，功率模塊3為單相功率模塊8，并且數(shù)量為三的倍數(shù)，控制器4采用分布式控制方式，即分別與每一個(gè)單相功率模塊8電連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)單相功率模塊8的實(shí)時(shí)控制和快速保護(hù)。作為一種可實(shí)施方式，如圖2所示，功率模塊3也可以是三相功率模塊9，控制器對(duì)三相功率模塊9的控制原理與控制單相功率模塊8的控制原理相同。功率模塊3分別與交流母線(xiàn)接口 5和直流母線(xiàn)接口 6電連接，用以通過(guò)交流母線(xiàn)接口 5或直流母線(xiàn)接口 6與外圍系統(tǒng)連接。交流母線(xiàn)接口 5和直流母線(xiàn)接口 6均采用標(biāo)準(zhǔn)接口，便于與外圍系統(tǒng)電連接。其中交流母線(xiàn)接口 5包括整流側(cè)交流母線(xiàn)接口和逆變側(cè)交流母線(xiàn)接口，這樣能根據(jù)接線(xiàn)方式的不同，完成整流和逆變功能。
[0041]采用上述技術(shù)方案，使功率柜I可以兼容不同型式的功率模塊3，能夠適應(yīng)不同的外圍系統(tǒng)。功率柜I與外圍系統(tǒng)之間只需通過(guò)交流母線(xiàn)接口 5或直流母線(xiàn)接口 6就能實(shí)現(xiàn)電連接，外圍系統(tǒng)不需要根據(jù)功率模塊3進(jìn)行復(fù)雜的設(shè)計(jì)，大大縮小了開(kāi)發(fā)周期，而且開(kāi)發(fā)成功率高。
[0042]較優(yōu)地，如圖3所示，柜體2內(nèi)壁上設(shè)置有第一導(dǎo)軌7，功率模塊3設(shè)置在第一導(dǎo)軌7上，并能夠在第一導(dǎo)軌7上滑動(dòng)。進(jìn)一步地，柜體2內(nèi)壁上設(shè)置有第二導(dǎo)軌(圖未示出)，控制器4設(shè)置在第二導(dǎo)軌上，并在第二導(dǎo)軌上滑動(dòng)。
[0043]這樣，功率模塊3和控制器4均采用抽屜推拉結(jié)構(gòu)通過(guò)第一導(dǎo)軌7和第二導(dǎo)軌安裝在柜體2中，給功率模塊3和控制器4得維修工作提供了方便。
[0044]實(shí)施例二
[0045]如圖4所示，本實(shí)施例中的功率柜I具有實(shí)施例一中所描述的功率柜I的全部技術(shù)特征，與實(shí)施例一中的功率柜I的不同之處在于，如圖4所示，本實(shí)施例中的功率柜I還包括水冷系統(tǒng)，水冷系統(tǒng)包括進(jìn)水管10和出水管11，進(jìn)水管10分別與外部冷卻介質(zhì)源和功率模塊3的水冷板12連通，出水管11與功率模塊3的水冷板12連通，冷卻介質(zhì)通過(guò)進(jìn)水管10流入功率模塊3的水冷板12，并通過(guò)出水管11排出，用以對(duì)功率模塊3進(jìn)行冷卻，并將柜體2內(nèi)部的熱量帶出柜體2外部。
[0046]其中，外部冷卻介質(zhì)源可以是水泵，冷卻介質(zhì)可以是水，功率模塊3的水冷板12可